JP2008048269A - 立体撮像装置を搭載する観察装置及び立体撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの撮像素子を用いて立体的に撮像可能な立体撮像装置において、一方の撮像素子の対物レンズに汚れ等が着した際に、通常の電子シャッタ制御を行った場合には、フリッカが発生する。
【解決手段】本発明の立体撮像装置を搭載する観察装置及び立体撮像方法は、予め設定したフィールド順に２つのＣＣＤ４，５から映像信号を出力させて、それらの映像信号から調光制御回路１４による電子シャッタ制御信号を生成し、映像信号を出力したＣＣＤ４５に対してフィードバックするように出力され、電子シャッタが制御され、輝度に大きな差があってもフリッカを発生させることなく、減少させて輝度調整を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被写体を立体観察するための観察装置及び立体撮像方法に関する。

一般に、画面上で被写体像を立体的に観察するために、立体的に撮像可能な立体（３Ｄ）
撮像装置を用いて撮像が行われる。この立体撮像装置は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）等の固体撮像素子を横方向に振動させて、左右２つの位置で撮像を行い、あたかも視差を有するかのように立体像を撮像する撮像装置がある。別なものとしては、間隔を空けて左右に配置された又は、２分割された光学系の２つの光路上にそれぞれ撮像素子を設けて、視差を有するように被写体を撮像する立体撮像装置がある。

このような立体撮像装置において、例えば特許文献１には、構造を簡素化して２つの撮像素子からの左右の画像信号を１系統に合成して１つのカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）で画像処理を行い、立体画像を表示する技術が提案されている。また、特許文献２には、立体内視鏡装置に搭載された撮像装置であり、従来それぞれの映像信号に対してホワイトバランス調整回路を設けていた構成に換わって、撮像信号の信号処理部に右の撮像素子からの映像信号を基準として、左右両方の映像の光量（又は、輝度）を制御する１つの自動調光回路を用いた技術が開示されている。
特許２７１６９３６号公報 特開平８−２４０７７７号公報

前述したように立体画像における映像信号は、少なくとも２系統の映像信号に対して、それぞれに調光制御回路等の画像処理回路を設けていた。このような構成では、ＣＣＵが大型化してコストも高くなっている。そこで前述した特許文献１，２のように映像信号の合成や調光制御回路の共用化等の種々の工夫により、２つのＣＣＤと１つのＣＣＵにより構成された立体撮像装置により、構成の簡素化、低コスト化を実現している。

前述した２つのＣＣＤを用いた撮像装置の場合で、例えば、内視鏡の挿入部先端に配置した構成例を考えると、撮像素子の前面に配置された撮像光学系の対物レンズは、その表面が露呈している。この挿入部を体腔内に挿入し、例えば、手術等の何らかの処置を伴った場合には、組織や血液が対物レンズに付着することが考えられる。大腸検査等に用いられる洗浄機能を有している内視鏡であれば、体腔内で洗浄することも可能であるが、手術等に用いられる通常の硬性鏡は洗浄機能を有していないため、観察可能であればそのまま使用される。この時、左右の対物レンズのうちの片方、例えば右方の対物レンズのみに異物が付着して入射光像（被写体像）を大幅に遮光してしまい、左方の対物レンズからの入射光像が主となり、入射光量に大きな差が発生する事態が考えられる。このような場合、右方の撮像素子により撮像された画像の輝度値と左方の撮像素子により撮像された画像の輝度値との間で大きな差が発生する。

また、２つのＣＣＤを手術用顕微鏡の鏡筒上に配置した構成例の場合も、対物部と処置対象部との位置関係によっては、処置対象部の手前側に本来の被写体ではない生体部や組織が見える撮像状態となり、左右何れかの入射光像（被写体像）がハレーションしてしまうことで右方と左方の撮像素子により撮像された画像の輝度値に大きな差が発生する。この状況は、先に挙げた内視鏡装置の場合でも同様に起こり得る。

この撮像装置が２つのＣＣＤが１つの調光制御回路を共用し、通常の電子シャッタ制御により駆動されている構成であった場合、フリッカが発生しやすい。これは、調光制御回路は、単に入力された映像信号に対する補正光量値を算出しているため、２つのＣＣＤのうちのどちらから出力された映像信号かは認識していない。従って、演算にかかる時間分が遅延するため、算出した補正光量値（補正シャッタ信号）が該当するＣＣＤにフィードバックするとは限らない。特に、調光制御回路は、２つのＣＣＤの間に輝度値（又は分光特性）に差があると、その平均を取るように動作するため、映像信号の輝度差が縮まらず、フリッカは目立ったままとなる。また、分光特性の差が大きかった場合には、照明条件によっては調整できず、フリッカが消滅しない事態が生じる。この現象は、電子シャッタの制御信号を生成する応答速度を低下させる（例えば、ＬＰＦを信号ラインに挿入する）ことでフリッカを緩和させることもできるが、反対に大きな輝度差がない状態を撮影した場合には、電子シャッタの応答性が著しく低下させてしまう虞があるため、優良な解決策とは言えない。

また、このフリッカの発生は、３Ｄ撮像装置から出力される２つの映像信号の画像処理に対応していないＣＣＵにおいては、同様に２つの映像信号を合成させて用いようとしても同じフリッカ現象が発生する虞がある。

そこで本発明は、２つの撮像素子と１つのカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）を備える簡素化された構成で立体画像を構築する立体撮像装置を搭載する観察装置及び立体撮像方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、視差を有するように配置される第１の撮像素子及び第２の撮像素子と、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に撮像された各映像信号を予め設定された画像選択信号に従い、交互に前記映像信号を選択し立体画像となる合成映像信号を生成する映像信号選択部と、前記合成映像信号と、前記画像選択信号による切り換えタイミングを用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成する調光制御部と、前記それぞれの電子シャッタ制御信号を前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に振り分けて、シャッタ駆動を行わせる電子シャッタ駆動部と、を備える立体撮像装置を搭載する観察装置を提供する。

さらに、本発明は、視差を有し配置される第１の撮像素子及び第２の撮像素子に撮像された各映像信号を交互に取り込み、立体画像となる合成映像信号を出力する立体撮像方法であって、前記合成映像信号から得られた前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成し、前記それぞれの電子シャッタ制御信号を前記映像信号を交互に取り込ませるための切り換えタイミングを用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に振り分けて、フィードバックさせることを特徴とする立体撮像装置の立体撮像方法を提供する。

本発明によれば、２つの撮像素子と１つのカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）を備える簡素化された構成で立体画像を構築する立体撮像装置を搭載する観察装置及び立体撮像方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る立体撮像装置を搭載する観察装置の概略的な構成例を示す。尚、図１に示す構成部位は、本発明の要旨に係る部分を示しており、観察装置としては、通常備えている構成部位、例えば操作パネル等の入力部は備えているものとする。また、第１の実施形態において、映像信号にはインターレース信号を用いて、１フィールド単位で立体表示を行う一例について説明する。

この観察装置は、立体撮像部（３Ｄ撮像部）１と、カメラコントルールユニット（ＣＣＵ）と、立体表示モニタ（３Ｄモニタ）３で構成されている。
３Ｄ撮像部１は、例えば水平方向（左右）に視差を持たせるための間隔を空けて配置され光電変換により被写体を撮像した映像信号を生成する固体撮像素子ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５と、ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５に対して個々に露光制御を行うための電子シャッタドライバ６と、ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５を駆動して映像信号の出力等を制御するドライバ７と、ドライバ７に対してＣＣＤ４，５に対する駆動タイミングを示唆するタイミングジェネレータ８と、ＣＣＤ−Ｌ４，ＣＣＤ−Ｒ５から読み出された映像信号を種々の画像処理可能なレベルまで増幅するアンプ部９，１０と、増幅処理されたＣＣＤ−Ｌ４，ＣＣＤ−Ｒ５からの映像信号のいずれか１つを選択して出力するＣＣＤ信号セレクタ１１と、で構成される。

ＣＣＵ２は、３Ｄ撮像部１と着脱自在に接続し、映像信号や制御信号の伝達を行うためのコネクタ部１２と、ＣＣＤ信号セレクタ（映像信号選択部）１１から入力した映像信号に対して表示及び記録を行うための画像処理を施す信号処理回路１３と、輝度（又は光量）を調整するための信号を生成出力する調光制御回路１４と、後述する各構成部位の駆動タイミングを指示する同期信号発生器１５とで構成される。ここで、信号処理回路１３が出力した映像信号は、３Ｄモニタ３と調光制御回路１４にそれぞれ入力される。この映像信号は、ＣＣＤ信号セレクタ１１によりＣＣＤ−Ｌ４，ＣＣＤ−Ｒ５からの映像信号を交互に切り換えて合成し、立体画像となる合成映像信号を出力して、１フィールドの単位で交互に３Ｄモニタ３に表示される。

また、調光制御回路１４は、信号処理回路１３から出力された映像信号を分岐入力して、その映像信号の輝度値に基づき電子シャッタドライバ６に調光のための電子シャッタ制御信号を生成し、コネクタ部１２を経て出力する。調光制御回路１４には、信号処理回路１３から出力された映像信号（Ｌ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｒ２ｂ，…）と、ＣＣＤ選択回路２４からの出力されたＣＣＤ選択信号とが入力される。映像信号のフィールドとＣＣＤ選択信号とは同期している。

調光制御回路１４は、映像信号が順次、１フィールド毎に入力され、その際、ＣＣＤ選択信号によって、これらの映像信号はどちらのＣＣＤ（ＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５）から出力された映像信号かが特定される。調光制御回路１４は、この映像信号に基づき、所望する輝度例えば、隣接するＣＣＤとの輝度差を無くすように補正するための電子シャッタ制御信号を生成する。この補正においては、ある特定値又は閾値に両方のＣＣＤの輝度が収束するような電子シャッタ制御信号を生成してもよいし、何れか一方の映像信号の輝度を基準値として他方のＣＣＤの映像信号の輝度がその基準値に合わせるような電子シャッタ制御信号を生成してもよい。

同期信号発生器１５は、生成したクロック（ＣＬＫ）信号、垂直ドライブ（ＶＤ）信号及び水平ドライブ（ＨＤ）信号を信号処理回路１３及びタイミングジェネレータ８に出力し、調光制御回路１４，ＣＣＤ信号セレクタ１１と、電子シャッタドライバ６には、ＣＣＤ−Ｌ４，ＣＣＤ−Ｒ５のいずれが出力した映像信号かを示すＣＣＤ選択信号が出力される。

図２には、同期信号発生器１５の構成例を示し説明する。
この同期信号発生器１５は、同期信号生成回路２１と、フィールド検知回路２２と、左右ＣＣＤ／フィールド対応設定回路２３と、ＣＣＤ選択回路２４とで構成される。また、フィールド検知回路２２と、左右ＣＣＤ／フィールド対応設定回路２３と、ＣＣＤ選択回路２４とにより撮像選択部を構成する。
同期信号生成回路２１は、内蔵する水晶発振器等による基準発振信号に基づくクロック（ＣＬＫ）信号から生成した、同期信号として用いられる垂直同期（ＶＤ）信号、水平同期（ＨＤ）信号及びそのＣＬＫ信号を信号処理回路１３及びタイミングジェネレータ８に出力し、ＶＤ信号及びＨＤ信号をフィールド検知回路２２に出力する。

本実施形態では、インターレース映像信号として、１フレームで２フィールド（奇数フィールド、偶数フィールド）の映像信号を例としている。ここでＣＣＤの出力は、図４に示すように、例えば、ＣＣＤ−Ｌ４が映像信号Ｌ１ａ（奇数フィールド），Ｌ１ｂ（偶数フィールド），Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…、ＣＣＤ−Ｒ５が映像信号Ｒ１ａ（奇数フィールド），Ｒ１ｂ（偶数フィールド），Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ…を出力する。

フィールド検知回路２２は、同期信号生成回路２１から出力されたＶＤ信号及びＨＤ信号が入力され、フィールド期間を決めるためのフィールド検知信号を生成しＣＣＤ選択回路２４に出力する。

また、左右ＣＣＤ／フィールド対応設定回路２３は、ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５に対して、どちらのＣＣＤが奇数フィールド又は偶数フィールドが対応するかを設定する。即ち、ＣＣＤ−Ｌ４が映像信号における奇数フィールドを用いるように設定した場合には、ＣＣＤ−Ｒ５が映像信号における偶数フィールドを用いるように設定する。この設定信号は、合成画像を生成する際に、各ＣＣＤが出力した映像信号の奇数フィールド又は偶数フィールドを用いて、合成画像を構成するフィールドの順番即ち、映像信号の取り込み順番の情報であり、ＣＣＤ選択回路２４に出力する。

ＣＣＤ選択回路２４は、フィールド検知回路２２からの同期信号（ＶＤ信号，ＨＤ信号）に同期するフィールド検知信号と、左右ＣＣＤ／フィールド対応設定回路２３により設定されたＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５における奇数フィールドと偶数フィールドの設定情報（映像信号の取り込み順番）と、によりＣＣＤ選択信号を生成する。このＣＣＤ選択信号を用いれば、信号処理回路１３からどのＣＣＤが駆動されて出力された映像信号かを判別することができる。
ＣＣＤ選択回路２４は、ＣＣＤ判定信号を調光制御回路１４，ＣＣＤ信号セレクタ１１と、電子シャッタドライバ６に出力する。

図３は、電子シャッタドライバ６の構成を示している。
この電子シャッタドライバ６は、シャッタ駆動させるＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５の選択と、そのシャッタ時間（蓄積時間）又はシャッタスピードを設定するシャッタ信号セレクタ３１と、シャッタ信号セレクタ３１からのＣＣＤ−Ｌドライバ信号に従いＣＣＤ−Ｌ４におけるシャッタ駆動を行うＣＣＤ−Ｌシャッタドライバ回路３３と、同様にＣＣＤ−Ｒドライバ信号に従いＣＣＤ−Ｒ５におけるシャッタ駆動を行うＣＣＤ−Ｒシャッタドライバ回路３２とにより構成されている。

シャッタ信号セレクタ３１には、ＣＣＤ選択回路２４からＣＣＤ選択信号が入力されると共に、同期して調光制御回路１４からシャッタ時間を制御するための電子シャッタ制御信号が入力される。

シャッタ信号セレクタ３１は、ＣＣＤ選択信号の指示によりＣＣＤ−Ｌシャッタドライバ回路３３又は、ＣＣＤ−Ｒシャッタドライバ回路３２の何れかを切り換え選択して、調光制御回路１４から入力された電子シャッタ制御信号を出力する。ＣＣＤ−Ｌシャッタドライバ回路３３はＣＣＤ−Ｌ４に対して、又はＣＣＤ−Ｒシャッタドライバ回路３２はＣＣＤ−Ｒ５に対して、入力された電子シャッタ制御信号に従ったシャッタ駆動を行わせる。

図４は、ＣＣＤ信号セレクタ１１における入力するＣＣＤ映像信号と選択出力される映像信号のタイミングチャートを示している。
図４において、ＶＤ信号は、同期信号生成回路２１からＣＣＤ信号セレクタ１１に入力される。ＣＣＤ選択信号は、ＶＤ信号の立ち下がり毎に切り換えられ、ＨレベルがＣＣＤ−Ｌ４から出力された映像信号Ｌ１ａ，…を示し、ＬレベルがＣＣＤ−Ｒ５から出力された映像信号Ｒ１ａ，…を示している。ＣＣＤ信号セレクタ１１には、ＣＣＤ−Ｒ５から出力された映像信号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ，…と、ＣＣＤ−Ｌ４から出力された映像信号Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，…がそれぞれ順次入力される。

ＣＣＤ信号セレクタ１１は、ＣＣＤ選択信号の指示に従い、ＶＤ信号に同期して、ＣＣＤ−Ｒ５又はＣＣＤ−Ｌ４から出力された映像信号のいずれかを選択して出力する。本実施形態では、ＣＣＤ信号セレクタ１１は、映像信号Ｌ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｒ２ｂ，…のように１フィールドごとに交互に切り換えて出力する。勿論、ＣＣＤ毎に交互に切り替えて出力されるのであれば、これらの映像信号の組み合わせに限定されるものではなく、また切替の単位が１フィールドごとに限定されるものでもない。本実施形態では、ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５からの映像信号の読み出しは、フィールド読み出しを例として説明しているが、フレーム読み出しを適用することも可能である。
このようにＣＣＤ信号セレクタ１１は、ＣＣＤ選択信号の指示に従い、ＶＤ信号に同期して、ＣＣＤ−Ｌ４又はＣＤ−Ｒ５の何れかの映像信号を交互に選択して、ＣＣＵ２の信号処理回路１３へ出力する。

図５は、ＣＣＵ２の調光制御回路１４及び電子シャッタドライバにおける調光制御のタイミングチャートを示している。
調光制御回路１４には信号処理回路１３から出力された映像信号（Ｌ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｒ２ｂ，…）が順次１フィールド毎に入力される。ＣＣＤ選択回路２４からの出力されたＣＣＤ選択信号に従って、これらの映像信号はどのＣＣＤ（ＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５）から出力された映像信号が特定され、この映像信号の輝度（光量）基づき、以降に撮像される映像信号を調整するための電子シャッタ制御信号（Ｌ１ａ−ＥＬＣ，Ｒ１ｂ−ＥＬＣ，Ｌ２ａ−ＥＬＣ，Ｒ２ｂ−ＥＬＣ，…）が生成され、電子シャッタドライバ６に出力される。電子シャッタ制御信号は、電子シャッタドライバ６内のシャッタ信号セレクタ３１に入力され、ＣＣＤ選択信号に基づき、駆動すべきＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５のＣＣＤ−Ｌ（−Ｒ）ドライバ回路３３，３２に振り分けられて入力する。

シャッタ信号セレクタ３１では、ＣＣＤ選択信号に基づき、入力すべきＣＣＤを選択して、例えば、ＣＣＤ−Ｌ４にＬ１ａ−ＥＬＣに入力し、１フィールド期間をあけて、Ｌ２ａ−ＥＬＣが入力される。また、ＣＣＤ−Ｒ５には、ＣＣＤ−Ｌ４に対して１フィールド期間遅延して、Ｒ１ｂ−ＥＬＣに入力し、１フィールド期間をあけて、Ｒ２ｂ−ＥＬＣが入力される。尚、この演算処理により、電子シャッタ制御信号は１フィールド期間遅延するため、選択信号のＣＣＤ−Ｌ４とＣＣＤ−Ｒ５のタイミングが逆転する。また、本実施形態では、固体撮像素子としてＣＣＤを例としているが、これに限定されず、例えば、ＣＭＤ等他の固体撮像素子を用いることもできる。

以上説明したように、本実施形態の撮像装置によれば、予め設定したフィールド順にＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５から映像信号が出力されるため、調光制御回路による電子シャッタ制御信号が該当するＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５に出力され、電子シャッタが制御される。従って、従来のように１つの調光制御回路を共用している構成で発生したフリッカは防止することができる。また、輝度に大きな差があってもフリッカを発生させることなく又は、減少させて輝度調整を行うことができる。さらに、輝度調整（映像信号の光量調整）だけではなく、ホワイトバランスやその他の画像処理においても、出力したＣＣＤが分かれば、正確な補正を実施することができる。

次に第２の実施形態に係る立体撮像装置を搭載する観察装置について説明する。
図６に示す第２の実施形態は、プログレッシブ信号の映像信号においてＣＣＤ判定を行う同期信号発生器の構成例である。本実施形態は、図１に示した構成において、駆動させる固体撮像素子ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５を設定するための同期信号発生器の構成が異なっており、これ以外の構成は前述した第１の実施形態の構成と同等であり、同じ参照符号を付して、ここでの説明は省略する。

本実施形態では、予め定めた出力される映像信号（プログレッシブ信号）の構成順番と垂直同期信号のカウント数に従い、ＣＣＤ−Ｌ４又はＣＣＤ−Ｒ５のどちらから出力されたか判別するものである。
この同期信号発生器４１は、同期信号生成回路２１と、垂直同期カウンタ４２と、左右ＣＣＤ／垂直同期カウンタ値対応設定回路４３と、ＣＣＤ選択回路４４とで構成される。
同期信号生成回路２１は、クロック（ＣＬＫ）信号に基づき、垂直同期（ＶＤ）信号、水平同期（ＨＤ）信号及びそのＣＬＫ信号を、信号処理回路１３及びタイミングジェネレータ８に出力し、ＶＤ信号を垂直同期カウンタ４２に出力する。

左右ＣＣＤ／垂直同期カウンタ値対応設定回路４３は、垂直同期カウント値に対して、ＣＣＤ−Ｌ４及びＣＣＤ−Ｒ５による映像信号の奇数フィールド又は偶数フィールドを交互に割り付けて設定する。つまり、最初のカウント１に対して、ＣＣＤ−Ｌ４の映像信号Ｌ１ａを設定した場合には、次のカウント２に対して、ＣＣＤ−Ｒ５の映像信号Ｒ１ｂを設定する。以後、カウント３，４，…に映像信号Ｌ２ａ，Ｒ２ｂ，…のように１つの映像ごとに交互に切り換える設定信号を出力する。

ＣＣＤ選択回路４４は、垂直同期カウンタ４２からのカウンタ値と、左右ＣＣＤ／垂直同期カウンタ値対応設定回路４３からの設定値を照らし合わせて、信号処理回路１３から出力された映像信号がＣＣＤ−Ｌ４又は、ＣＣＤ−Ｒ５を示すＣＣＤ判定信号を生成して、調光制御回路１４、ＣＣＤ信号セレクタ１１及び、電子シャッタドライバ６にそれぞれ出力する。

以降の調光制御回路１４による電子シャッタ制御信号の生成及び電子シャッタドライバ６のシャッタ駆動制御は前述した第１の実施形態と同等であり、説明を省略する。

以上説明したように、第２の実施形態は、映像信号がプログレッシブ信号であっても前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。

次に、本発明（第１の実施形態又は第２の実施形態）による観察装置を内視鏡装置に適用した例について説明する。本適用例において、図１に示した構成部位と同等の構成部位には同じ参照符号を付して、ここでの説明は省略する。

図７は、本発明の観察装置を内視鏡装置に適用した構成例を示す。
この内視鏡装置は、内視鏡装置本体５１と、ＣＣＵ２と、３Ｄモニタ３とで構成される。内視鏡装置本体５１は、前述した２つのＣＣＤ５２ａ，５２ｂが視差となる間隔をあけて先端に設けられ、検査対象空間内に挿入される可撓性を有する挿入部５１ａと、湾曲操作される湾曲部を有する細長い可撓管部５１ｂと、観察領域を照明する光源５３と、撮像ユニット５４が設けられている操作部５１ｃとで構成される。撮像ユニット５４には、前述した電子シャッタドライバ６と、ドライバ７と、タイミングジェネレータ８と、アンプ部９，１０と、ＣＣＤ信号セレクタ１１とで構成される。撮像ユニット５４は、ケーブル５５によりコネクタ１２に接続する。

前述した本発明の観察装置を内視鏡装置に搭載することにより、体腔内に挿入された挿入部５１ｃのＣＣＤの片方の対物レンズに組織や血液が付着して、入射光量（被写体像）を大幅に遮光されて、他方の対物レンズからの入射光量に大きな差が発生した場合や片方の対物レンズ近傍に組織が位置することでハレーションが生じ、入射光量に大きな差が発生した場合であっても、本実施形態で説明したＣＣＤを特定した電子シャッタ制御であるため、フリッカ等の表示不良を防止することができる。
また、本発明の観察装置を顕微鏡装置に適用した構成例を示す。
図８は、本発明の観察装置を手術用顕微鏡装置に搭載した構成例を示す図である。本適用例において、図１に示した構成部位と同等の構成部位には同じ参照符号を付して、ここでの説明は省略する。

図８に示す手術用顕微鏡６１には、架台６２と、この架台６２の上部に配設されたバランスアーム３と、このバランスアーム６３に支持された鏡体６４とが設けられている。バランスアーム６３には、複数の可動アームと、６軸の回動軸６５ａ〜６５ｆとが設けられている。さらに、各回動軸６５ａ〜６５ｆにはバランスアーム６３の各回動アームの回動位置を固定するロック状態と、この回動位置のロックを解除するロック解除状態とに切り換える電磁鎖錠（図示しない）が設けられている。

そして、鏡体６４の電磁鎖錠のロック／ロック解除の切り換え動作に伴いバランスアーム６３の各回動アームの６軸の各回動軸６５ａ〜６５ｆを中心に空間的に位置移動自在に支持されている。この鏡体６４内には前述した実施形態の３Ｄ撮像部１が収納されている。鏡体６４下面には、図示しない対物レンズが配置される。それらの対物レンズの光軸上後方に撮像素子ＣＣＤ−Ｌ４，Ｒ５が配置される。その制御及撮像した信号を処理する撮像ユニット６７が配置される。この撮像ユニット６７内には、前述した電子シャッタドライバ６、ドライバ７、タイミングジェネレータ８、アンプ部９，１０及びＣＣＤ信号セレクタ１１が収納されている。また、この鏡体６４の側面には、位置操作用のグリップ６６が設けられている。このグリップ６６には３Ｄ撮像部１における焦点調整用、変倍操作用等の操作スイッチが設けられている。

このような構成において、例えば鏡体６４に設けられた対物レンズに生体が付着してしまい、３Ｄ撮像部１における一方の光路に伝搬される光量が低下して他方の光路の光量との間に大きな差が生じた場合であっても、前述した第１，２の実施形態と同様な効果を得ることができる。

その他、本発明の立体撮像装置は、製造ラインにおいて、製品の外観検査等に用いる検査用撮像装置に搭載することもできる。また、本発明のおける各実施形態では、２つの撮像素子を用いて、視差を有するように間隔をあけて配置した例であったが、２つの撮像素子に限定されるものではなく、例えば３つ以上の撮像素子を間隔をあけて配置して、それらのうちの２つを用いて立体撮影する観察装置であってもよい。

本発明の第１の実施形態に係る立体撮像装置を搭載する観察装置の概略的な構成例を示す図である。 図１に示す同期信号発生器の構成例を示す図である。 図１に示す電子シャッタドライバの構成例を示す図である。 ＣＣＤ信号セレクタにおける入力するＣＣＤ映像信号と選択出力される映像信号について説明するためのタイミングチャートである。 ＣＣＵの調光制御回路及び電子シャッタドライバにおける調光制御について説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施形態に係るプログレッシブ信号の映像信号においてＣＣＤ判定を行う同期信号発生器の構成例を示す図である。 本発明の立体撮像装置を内視鏡装置に搭載した構成例を示す図である。 本発明の立体撮像装置を手術用顕微鏡装置に搭載した構成例を示す図である。

符号の説明

１…立体撮像部（３Ｄ撮像部）、２…カメラコントルールユニット（ＣＣＵ）、３…３Ｄモニタ、４…固体撮像素子ＣＣＤ−Ｌ、５…固体撮像素子ＣＣＤ−Ｒ、６…電子シャッタドライバ、７…ドライバ、８…タイミングジェネレータ、９，１０…アンプ部、１１…ＣＣＤ信号セレクタ、１２…コネクタ部、１３…信号処理回路、１４…調光制御回路、１５…同期信号発生器。

Claims (6)

1. 視差を有するように配置される第１の撮像素子及び第２の撮像素子と、
   前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に撮像された各映像信号を予め設定された画像選択信号に従い、交互に前記映像信号を選択し立体画像となる合成映像信号を生成する映像信号選択部と、
   前記合成映像信号と、前記画像選択信号による切り換えタイミングを用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成する調光制御部と、
   前記それぞれの電子シャッタ制御信号を前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に振り分けて、シャッタ駆動を行わせる電子シャッタ駆動部と、
   を、具備することを特徴とする立体撮像装置を搭載する観察装置。
2. 視差となる間隔をあけて配置される第１の撮像素子及び第２の撮像素子と、
   前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子による動画像の撮像のための同期信号を生成する同期信号生成部と、
   前記同期信号生成部による前記同期信号に同期し、予め設定された前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に撮像された映像信号の取り込み順番情報に基づく選択信号を生成する撮像選択部と、
   前記撮像選択部による前記選択信号に従い、前記第１と撮像素子及び前記第２の撮像素子により撮像された映像信号を交互に切り換えて、立体画像となる合成映像信号を合成する映像信号選択部と、
   前記合成映像信号の輝度値及び前記選択信号を用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成する調光制御部と、
   前記調光制御部から出力された前記電子シャッタ制御信号を、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子のいずれかに切り換えて出力する電子シャッタ駆動部と、
   を具備することを特徴とする立体撮像装置を搭載する観察装置。
3. 撮像選択部は、
   垂直同期信号に同期するフィールド検知信号を生成するフィールド検知部と、
   前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に対して、出力する映像信号の奇数フィールド又は偶数フィールドの設定を示唆する映像信号の取り込み順番情報を格納する左右ＣＣＤ／フィールド対応設定部と、
   前記取り込み順番情報を前記フィールド検知信号に同期させて、前記第１の撮像素子又は前記第２の撮像素子が各フィールドの映像信号を交互に出力するように設定するための選択信号を生成する撮像素子選択部と、
   を具備することを特徴とする請求項２に記載の立体撮像装置を搭載する観察装置。
4. 撮像選択部は、
   垂直同期信号をカウントする垂直同期カウンタと、
   前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子が交互に出力するそれぞれ映像信号に垂直同期カウンタ値に関連づけた映像信号の取り込み順番情報を格納する左右ＣＣＤ／垂直同期カウンタ値対応設定部と、
   前記取り込み順番情報を前記垂直同期カウンタによる垂直同期信号のカウント値に同期させて、前記第１の撮像素子又は前記第２の撮像素子が映像信号を交互に出力するように設定するための選択信号を生成する撮像素子選択部と、
   を具備することを特徴とする請求項２に記載の立体撮像装置を搭載する観察装置。
5. 視差となる間隔をあけて２つの撮像素子が先端に設けられ、検査対象空間内に挿入される可撓性を有する挿入部と、湾曲操作される湾曲部を有する細長い可撓管部と、観察領域を照明する光源と、撮像ユニットが設けられる操作部とで構成される内視鏡装置本体と、
   前記内視鏡装置本体とケーブル接続し、撮像された前記２つの撮像素子により撮像されたそれぞれの映像信号から立体画像となる合成映像を生成するカメラコントロールユニットと、
   前記カメラコントロールユニットから出力された前記合成映像による立体画像を表示する立体表示モニタと、を具備し、
   前記撮像ユニット及びカメラコントロールユニットは、
   予め設定された映像信号の取り込み順番情報に基づく画像選択信号に従い、交互に前記映像信号を選択し立体画像となる合成映像信号を生成する映像信号選択部と、
   前記合成映像信号と、前記画像選択信号による切り換えタイミングを用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成する調光制御部と、
   前記それぞれの電子シャッタ制御信号を前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に振り分けて、シャッタ駆動を行わせる電子シャッタ駆動部と、
   で構成されることを特徴とする立体撮像装置を搭載する内視鏡装置。
6. 視差を有し配置される第１の撮像素子及び第２の撮像素子に撮像された各映像信号を交互に取り込み、立体画像となる合成映像信号を出力する立体撮像方法であって、
   前記合成映像信号から得られた前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子における受光光量を制御するためのそれぞれの電子シャッタ制御信号を生成し、
   前記それぞれの電子シャッタ制御信号を、前記映像信号を交互に取り込ませるための切り換えタイミングを用いて、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子に振り分けて、フィードバックさせることを特徴とする立体撮像装置の立体撮像方法。

Images